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KR102044255B1 - Vehicle charging apparatus - Google Patents

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KR102044255B1
KR102044255B1 KR1020160169874A KR20160169874A KR102044255B1 KR 102044255 B1 KR102044255 B1 KR 102044255B1 KR 1020160169874 A KR1020160169874 A KR 1020160169874A KR 20160169874 A KR20160169874 A KR 20160169874A KR 102044255 B1 KR102044255 B1 KR 102044255B1
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charging
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link
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Inventor
오광석
Original Assignee
호남대학교 산학협력단
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Abstract

차량 충전 장치가 개시된다. 일실시예에 따른 차량 충전 장치는, 본체; 사용자에 의해 조작되는 조작기와, 상기 조작기의 일측에 제공되어 차량의 충전포트에 연결되는 충전플러그를 포함하는 충전부; 상기 본체 및 상기 충전부를 전기적으로 연결하는 케이블; 상기 본체 및 상기 충전부 사이에 제공되어 상기 본체 및 상기 충전부 간의 상대적 위치를 조정하기 위한 링크부; 및 상기 사용자가 상기 조작기에 가하는 외력을 감지함으로써 상기 사용자의 조작의도를 파악하고, 상기 파악된 조작의도에 따라 상기 링크부를 구동시켜 상기 충전부를 이동시키는 제어부를 포함할 수 있다.A vehicle charging device is disclosed. Vehicle charging apparatus according to an embodiment, the main body; A charging unit including a manipulator operated by a user and a charging plug provided at one side of the manipulator and connected to a charging port of the vehicle; A cable electrically connecting the main body and the charging unit; A link unit provided between the main body and the charging unit to adjust a relative position between the main body and the charging unit; And a controller for detecting an operation intention of the user by sensing an external force applied to the manipulator and driving the link unit according to the determined operation intention to move the charging unit.

Figure R1020160169874
Figure R1020160169874

Description

차량 충전 장치{VEHICLE CHARGING APPARATUS}Vehicle Charging Device {VEHICLE CHARGING APPARATUS}

이하의 설명은 차량 충전 장치에 관한 것이다.The following description relates to a vehicle charging device.

환경오염의 문제와 전장기술의 발달로 인해 전기자동차에 대한 관심이 전세계적으로 증가하고 있다. 전기자동차를 상용화하기 위해서는 기존의 주유소처럼 전기자동차 충전을 위한 충전소 등의 인프라 구축이 필요하다.Due to the problem of environmental pollution and the development of electronic technology, interest in electric vehicles is increasing all over the world. In order to commercialize an electric vehicle, it is necessary to build an infrastructure such as a charging station for charging an electric vehicle like a conventional gas station.

전기자동차의 충전 방식으로는 유선 충전 방식과 무선 충전 방식이 있다. 유선 충전 방식의 경우 사용자가 충전장치의 충전플러그를 차량의 충전포트에 삽입하여야 하는데, 충전플러그를 비롯한 충전장치와 케이블의 높은 하중으로 인해 사용자 편의성이 떨어지는 부분이 있을 수 있다.There are two types of electric vehicle charging methods, wired charging and wireless charging. In the case of the wired charging method, the user must insert the charging plug of the charging device into the charging port of the vehicle, and there may be a part in which user convenience is inferior due to the high load of the charging device and the cable including the charging plug.

이를 극복하기 위하여 사용자의 조작 없이 충전플러그가 자동으로 차량의 충전포트로 삽입되는 기술이 개발되고 있는데, 상용화를 위하여는 많은 비용이 요구되는 실정이다.In order to overcome this problem, a technology for automatically inserting a charging plug into a charging port of a vehicle without a user's operation has been developed, which requires much cost for commercialization.

따라서, 사용자가 직접 충전플러그를 충전포트에 삽입하되, 그 과정에서 사용자에게 편의성을 제공할 수 있는 기술에 대한 연구가 필요하다.Therefore, while the user directly inserts the charging plug into the charging port, there is a need for a technology that can provide convenience to the user in the process.

미국특허공보 US 8,169,186United States Patent Publication US 8,169,186

여기에서 설명되는 실시예는, 차량과 전기적으로 연결되는 충전부가 사용자의 조작의도에 부합하는 경로를 따라 이동되어 사용자에게 편의성을 제공하는 차량 충전 장치를 제공하기 위한 것이다.An embodiment described herein is to provide a vehicle charging device that provides a convenience to a user by moving a charging unit electrically connected to a vehicle along a path corresponding to a user's operation intention.

일실시예에 따른 차량 충전 장치는, 본체; 사용자에 의해 조작되는 조작기와, 상기 조작기의 일측에 제공되어 차량의 충전포트에 연결되는 충전플러그를 포함하는 충전부; 상기 본체 및 상기 충전부를 전기적으로 연결하는 케이블; 상기 본체 및 상기 충전부 사이에 제공되어 상기 본체 및 상기 충전부 간의 상대적 위치를 조정하기 위한 링크부; 및 상기 사용자가 상기 조작기에 가하는 외력을 감지함으로써 상기 사용자의 조작의도를 파악하고, 상기 파악된 조작의도에 따라 상기 링크부를 구동시켜 상기 충전부를 이동시키는 제어부를 포함할 수 있다.Vehicle charging apparatus according to an embodiment, the main body; A charging unit including a manipulator operated by a user and a charging plug provided at one side of the manipulator and connected to a charging port of the vehicle; A cable electrically connecting the main body and the charging unit; A link unit provided between the main body and the charging unit to adjust a relative position between the main body and the charging unit; And a controller for detecting an operation intention of the user by sensing an external force applied to the manipulator and driving the link unit according to the determined operation intention to move the charging unit.

또한, 상기 본체에 연결되고, 상하로 연장되는 승강가이드; 및 상기 승강가이드를 따라 상하로 이동하고, 상기 링크부의 상기 본체 측 일단부와 연결되는 승강부재를 더 포함할 수 있다.In addition, the elevating guide is connected to the main body, extending up and down; And a lifting member moving upward and downward along the lifting guide and connected to one end of the main body side of the link unit.

또한, 상기 충전부는, 상기 링크부의 상기 충전부 측 일단부와 연결되고 상기 조작기를 지지하는 지지대를 더 포함하고, 상기 조작기 및 상기 지지대는 소정 범위 내에서 3축 방향으로 상대적으로 운동 가능할 수 있다.The charging unit may further include a support connected to one end of the link unit side of the link unit and supporting the manipulator, and the manipulator and the support may be relatively movable in a three-axis direction within a predetermined range.

또한, 상기 제어부는, 상기 사용자가 상기 조작기에 가하는 외력에 의해 상기 조작기 및 상기 지지대 간에 상대적 변위가 발생하면, 상기 링크부를 구동시켜 상기 상대적 변위가 제거되는 방향으로 상기 지지대를 이동시킬 수 있다.The control unit may move the support in a direction in which the relative displacement is removed by driving the link unit when a relative displacement occurs between the manipulator and the support by an external force applied by the user to the manipulator.

또한, 상기 조작기는 상기 지지대로부터 상방 이격되고, 상기 지지대에 제공되고, 상기 지지대에 대하여 전후 및 좌우 방향으로 상대적 운동하는 이동유닛; 상기 이동유닛의 전단부와 상기 지지대를 연결하는 제 1 탄성부재; 상기 이동유닛의 후단부와 상기 지지대를 연결하는 제 2 탄성부재; 상기 이동유닛의 좌측단부와 상기 지지대를 연결하는 제 3 탄성부재; 상기 이동유닛의 우측단부와 상기 지지대를 연결하는 제 4 탄성부재; 및 상기 이동유닛의 상단부와 상기 조작기를 연결하는 제 5 탄성부재를 더 포함할 수 있다.In addition, the manipulator is spaced upwardly from the support, provided on the support, the movement unit relative to the support in the front and rear and left and right directions; A first elastic member connecting the front end of the mobile unit to the support; A second elastic member connecting the rear end of the mobile unit to the support; A third elastic member connecting the left end of the mobile unit to the support; A fourth elastic member connecting the right end of the mobile unit to the support; And a fifth elastic member connecting the upper end of the mobile unit to the manipulator.

또한, 상기 링크부는, 일단부가 상기 본체에 회동 가능하게 연결되는 제 1 링크부재; 일단부가 상기 충전부에 회동 가능하게 연결되고, 타단부가 상기 제 1 링크부재의 타단부에 회동 가능하게 연결되는 제 2 링크부재; 상기 본체 및 상기 제 1 링크부재 사이에 제공되어 상기 제 1 링크부재를 상하 및 좌우로 회동시키는 제 1 구동장치; 상기 제 1 링크부재 및 상기 제 2 링크부재 사이에 제공되어 상기 제 1 링크부재 및 상기 제 2 링크부재를 상대적으로 상하 및 좌우로 회동시키는 제 2 구동장치; 및 상기 충전부와 상기 제 2 링크부재 사이에 제공되어 상기 제 2 링크부재를 상하 및 좌우로 회동시키는 제 3 구동장치를 포함할 수 있다.The link unit may include a first link member whose one end is rotatably connected to the main body; A second link member having one end rotatably connected to the charging unit and another end rotatably connected to the other end of the first link member; A first driving device provided between the main body and the first link member to rotate the first link member vertically and horizontally; A second driving device provided between the first link member and the second link member to rotate the first link member and the second link member relatively up, down, left, and right; And a third driving device provided between the charging unit and the second link member to rotate the second link member vertically and horizontally.

또한, 상기 제어부는, 상기 링크부를 측방에서 바라보았을 때, 상기 제 1 링크부재와 수평면 사이의 제 1 각도의 변화량과, 상기 제 1 링크부재의 연장방향을 따른 제 1 가상선과 상기 제 2 링크부재 사이의 제 2 각도의 변화량과, 상기 제 2 링크부재의 연장방향을 따른 제 2 가상선과 상기 충전플러그 사이의 제 3 각도의 변화량의 합이 0이 되도록 상기 제 1, 2 및 3 구동장치를 구동시켜 상기 충전부가 수평 상태를 유지하도록 할 수 있다.In addition, the control unit, when viewed from the side of the link portion, the amount of change in the first angle between the first link member and the horizontal plane, the first virtual line and the second link member along the extending direction of the first link member The first, second and third driving devices are driven such that the sum of the change in the second angle between the second angle and the change in the third angle between the second imaginary line and the charging plug along the extension direction of the second link member becomes zero. The charging unit may be maintained in a horizontal state.

여기에서 설명되는 실시예에 따르면, 차량과 전기적으로 연결되는 충전부가 사용자의 조작의도에 부합하는 경로를 따라 이동되어 사용자에게 편의성을 제공하는 차량 충전 장치를 제공할 수 있다.According to the embodiment described herein, the charging unit electrically connected to the vehicle may be provided along the path corresponding to the user's operation intention to provide a vehicle charging device that provides convenience to the user.

도 1은 일실시예에 따른 차량 충전 장치를 측방에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 차량 충전 장치에서 지지대 내부의 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 차량 충전 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view schematically showing a vehicle charging device according to an embodiment viewed from the side.
2 is a view showing the inside of the support in the vehicle charging device of FIG.
3 is a view for explaining the operation of the vehicle charging device of FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 아울러, 관련된 공지 구성 또는 공지 기능에 대한 구체적인 설명이 상기 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or known function may obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

한편, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수만을 가리키는 것이 아닌 한 복수의 표현을 포함한다. 그리고 특정 부분이 특정 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 상기 특정 부분은 상기 특정 구성 외의 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 상기 다른 구성을 더 포함할 수 있음을 의미한다.On the other hand, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates the singular. And when a particular part is said to "include" a particular configuration, this means that unless specifically stated otherwise said particular portion may further include said other configuration, not to exclude other configurations than said specific configuration.

도 1은 일실시예에 따른 차량 충전 장치(100)를 측방에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 차량 충전 장치(100)는 본체(110), 승강가이드(120), 승강부재(130), 링크부(140), 충전부(150), 지지대(160) 등을 포함할 수 있다.1 is a view schematically illustrating a state in which the vehicle charging device 100 is viewed from a side according to an embodiment. The vehicle charging apparatus 100 according to the present exemplary embodiment may include a main body 110, a lifting guide 120, a lifting member 130, a link unit 140, a charging unit 150, a supporter 160, and the like. .

본체(110)는 차량(10)에 충전될 전기에너지를 생성 내지는 저장할 수 있으며, 상기 본체(110)의 전기에너지는 케이블(미도시) 및 충전플러그(152)를 통해 차량(10) 측으로 공급될 수 있다. 본체(110) 자체는 공지기술과 동일하므로 여기에서는 자세한 설명은 생략한다.The main body 110 may generate or store electric energy to be charged in the vehicle 10, and the electric energy of the main body 110 may be supplied to the vehicle 10 through a cable (not shown) and the charging plug 152. Can be. Since the body 110 itself is the same as the known art, a detailed description thereof will be omitted.

본체(110)의 전방 측에는 승강가이드(120)가 제공될 수 있다. 승강가이드(120)는 예를 들어 연결부재(115)를 통해 본체(110)에 연결될 수 있다. 승강가이드(120)는 도시된 바와 같이 상하로 연장될 수 있으며, 이러한 승강가이드(120)를 따라 승강부재(130)가 상하로 이동할 수 있다.The lifting guide 120 may be provided at the front side of the main body 110. The lifting guide 120 may be connected to the main body 110 through, for example, the connecting member 115. The lifting guide 120 may extend vertically as shown, and the lifting member 130 may move up and down along the lifting guide 120.

참고로, 여기에서는 도면 기준 x축 방향을 전후 방향, y축 방향을 좌우 방향, z축 방향을 상하 방향이라고 설명한다. 또한, 더 구체적으로 +x축 방향을 전방, -x축 방향을 후방, +y축 방향을 좌측 방향, -y축 방향을 우측 방향, +z축 방향을 상방, -z축 방향을 하방이라고 설명한다.For reference, the drawing reference x-axis direction will be described as a front-rear direction, a y-axis direction as a left-right direction, and a z-axis direction as a vertical direction. In more detail, the + x-axis direction is described as forward, the -x-axis direction as the rear, the + y-axis direction as the left direction, the -y-axis direction as the right direction, the + z-axis direction as the upper side, and the -z-axis direction as the downward direction. do.

전술한 승강부재(130)는, 예를 들어, 승강가이드(120)의 외주면 상에서 슬라이딩 방식으로 상하로 이동할 수 있다. 승강부재(130)의 상하 이동을 위한 구동력은 주지의 동력장치에 의해 제공될 수 있다. 승강부재(130)는 링크부(140)의 본체(110) 측 일단부와 연결될 수 있는바, 승강부재(130)의 승하강에 따라 링크부(140) 역시 승하강할 수 있다. 또한, 링크부(140)의 승하강에 따라 충전부(150) 역시 승하강할 수 있다. 다시 말해, 승강부재(130)의 승강가이드(120) 상에서의 상하 이동은 충전부(150), 궁극적으로는 충전플러그(152)의 높이에 영향을 줄 수 있다.For example, the above-described lifting member 130 may move up and down in a sliding manner on the outer circumferential surface of the lifting guide 120. Driving force for the vertical movement of the elevating member 130 may be provided by a known power unit. The elevating member 130 may be connected to one end of the main body 110 side of the link unit 140, and the link unit 140 may also be elevated according to the elevating and descending of the elevating member 130. In addition, the charging unit 150 may also move up and down as the link unit 140 moves up and down. In other words, the vertical movement of the elevating member 130 on the elevating guide 120 may affect the height of the charging unit 150, and ultimately, the charging plug 152.

충전부(150)는 충전플러그(152)를 포함할 수 있다. 충전플러그(152)는 차량(10)의 충전포트(20)에 삽입될 수 있고, 이 상태에서 본체(110)의 전기에너지는 케이블 및 충전플러그(152)를 통해 차량(10) 측으로 공급될 수 있다. 이를 위해 충전플러그(152)는 케이블과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 충전플러그(152)는 후술할 조작기(151)의 전면 측에 제공되는 것으로 예시한다.The charging unit 150 may include a charging plug 152. The charging plug 152 may be inserted into the charging port 20 of the vehicle 10, and in this state, electrical energy of the main body 110 may be supplied to the vehicle 10 through the cable and the charging plug 152. have. To this end, the charging plug 152 may be electrically connected to the cable. In addition, in the present embodiment, the charging plug 152 is illustrated as being provided on the front side of the manipulator 151 which will be described later.

충전부(150)는 조작기(151)를 포함할 수 있는데, 여기서 조작기(151)는 충전부(150)에서 충전플러그(152)를 제외한 나머지 구성으로 이해될 수 있고, 충전부(150)에서 사용자에 의해 조작되는 구성으로 이해될 수도 있다. 사용자는 조작기(151)에 외력을 가하여 충전플러그(152)를 차량(10)의 충전포트(20) 쪽으로 이동시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 사용자 편의를 위해 조작기(151)의 일측에는 사용자에 의해 파지되는 핸들이 제공될 수도 있다. 또는, 조작기(151) 자체가 사용자가 파지하기 용이한 형태를 가질 수도 있다.The charging unit 150 may include a manipulator 151, where the manipulator 151 may be understood as a configuration other than the charging plug 152 in the charging unit 150, and operated by a user in the charging unit 150. It may be understood that the configuration. The user may apply the external force to the manipulator 151 to move the charging plug 152 toward the charging port 20 of the vehicle 10. Although not shown, a handle gripped by the user may be provided at one side of the manipulator 151 for user convenience. Alternatively, the manipulator 151 itself may have a form that is easy for a user to grip.

지지대(160)는 충전부(150)와 연결되어 충전부(150)를 지지할 수 있다. 본 실시예에서는 지지대(160)가 충전부(150) 아래에 위치하여 충전부(150)를 상방 지지하는 것으로 예시한다. 또한, 도 2와 관련하여 후술하겠지만, 충전부(150)와 지지대(160)는 3축 방향으로 상대적으로 운동할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 조작기(151)에 외력을 가하면 그 외력에 의해 충전부(150)는 지지대(160)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있고, 충전부(160)와 지지대(160) 간에 상대적 변위가 발생될 수 있다.The support 160 may be connected to the charging unit 150 to support the charging unit 150. In the present embodiment, the support 160 is positioned below the charging unit 150 to exemplarily support the charging unit 150 upward. In addition, as will be described later with reference to FIG. 2, the charging unit 150 and the support 160 may be relatively moved in the three axis direction. For example, when a user applies an external force to the manipulator 151, the charging unit 150 may move relative to the support 160 by the external force, and a relative displacement may occur between the charging unit 160 and the support 160. Can be.

링크부(140)는 제어부(미도시)에 의해 구동되어 충전부(150) 및 지지대(160), 궁극적으로는 충전플러그(152)의 위치를 조정하기 위한 구성일 수 있다. 본 실시예의 경우, 링크부(140)는 제 1 링크부재(141)와 제 2 링크부재(142)를 포함할 수 있다. 제 1 링크부재(141)의 일단부는 상술한 승강부재(130)에 연결될 수 있고, 타단부는 제 2 링크부재(142)에 연결될 수 있다. 제 2 링크부재(142)는 일단부 및 타단부는 각각 지지대(160) 및 제 1 링크부재(141)의 타단부에 연결될 수 있다. 그리고 제 1 링크부재(141)와 승강부재(130) 사이에는 제 1 구동장치(145)가, 제 1 링크부재(141)와 제 2 링크부재(142) 사이에는 제 2 구동장치(146)가, 제 2 링크부재(142)와 지지대(160) 사이에는 제 3 구동장치(147)가 제공되어 제 1 링크부재(141) 및 제 2 링크부재(142)를 회동시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 링크부재(141)는 승강부재(130)와의 연결지점을 기준으로 상하 및 좌우로 회동할 수 있고, 제 2 링크부재(142)와의 연결지점을 기준으로 상하 및 좌우로 회동할 수 있다. 제 2 링크부재(142)는 제 1 링크부재(141)와의 연결지점을 기준으로 상하 및 좌우로 회동할 수 있고, 지지대(160)와의 연결지점을 기준으로 상하 및 좌우로 회동할 수 있다. 그리고 링크부(140)는 승강부재(130)의 운동에 따라 전체적으로 상승 또는 하강할 수 있다. 한편, 앞서 언급한 제 1, 2 및 3 구동장치(145, 146, 147)는 서보모터 또는 스텝모터일 수 있다.The link unit 140 may be driven by a controller (not shown) to adjust the positions of the charging unit 150 and the support 160, and ultimately, the charging plug 152. In the present embodiment, the link unit 140 may include a first link member 141 and a second link member 142. One end of the first link member 141 may be connected to the elevating member 130 described above, and the other end may be connected to the second link member 142. One end and the other end of the second link member 142 may be connected to the other end of the support 160 and the first link member 141, respectively. The first driving device 145 is disposed between the first link member 141 and the elevating member 130, and the second driving device 146 is disposed between the first link member 141 and the second link member 142. In addition, a third driving device 147 may be provided between the second link member 142 and the support 160 to rotate the first link member 141 and the second link member 142. For example, the first link member 141 may rotate up and down and left and right on the basis of the connection point with the elevating member 130, and rotate up, down, left and right based on the connection point with the second link member 142. can do. The second link member 142 may rotate up and down and left and right based on the connection point with the first link member 141, and may rotate up and down and left and right based on the connection point with the support 160. And the link unit 140 may be raised or lowered as a whole according to the movement of the elevating member (130). Meanwhile, the aforementioned first, second and third driving devices 145, 146, and 147 may be servo motors or step motors.

제어부는 승강부재(130), 제 1, 2 및 3 구동장치(145, 146, 147)를 구동시켜 충전부(150), 궁극적으로는 충전플러그(152)의 위치를 조정할 수 있다. 후술하겠지만, 제어부는 사용자가 조작기(151)에 가하는 외력을 통해 사용자의 조작의도를 파악하고 충전플러그(152)가 그 조작의도에 부합하는 경로로 이동하도록 상기 승강부재(130), 제 1, 2 및 3 구동장치(145, 146, 147)를 구동시킬 수 있다. 제어부는 프로세서, 회로, 전원, 메모리 등을 포함하는 주지의 전기적 구성일 수 있으며, 예를 들어 본체(110)에 내장될 수 있다.The controller may drive the elevating member 130 and the first, second, and third driving devices 145, 146, and 147 to adjust the positions of the charging unit 150 and ultimately the charging plug 152. As will be described later, the control unit grasps the user's operation intention through the external force applied to the manipulator 151 and the lifting member 130, the first to move the charging plug 152 in a path corresponding to the operation intention , 2 and 3 drives 145, 146, 147 can be driven. The control unit may be a well-known electrical configuration including a processor, a circuit, a power supply, a memory, and the like, and may be embedded in the main body 110, for example.

도 2는 도 1의 차량 충전 장치(100)에서 지지대(160) 내부의 모습을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하여 충전부(150)와 지지대(160)의 상대적 운동, 그리고 사용자의 조작의도에 부합하는 제어부의 작동을 설명하기로 한다.2 is a view showing the inside of the support 160 in the vehicle charging device 100 of FIG. Referring to Figure 2 will be described the operation of the control unit in accordance with the relative movement of the charging unit 150 and the support 160, and the user's operation intention.

전술한 바와 같이, 충전부(150)와 지지대(160)는 소정 범위 내에서 3축 방향으로 상대 운동할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지대(160)는 상부가 개방될 수 있고, 그 내부에 지지대(160)에 대하여 전후 및 좌우로 이동 가능한 이동유닛(170)이 제공될 수 있다. 이동유닛(170)은 그 상측의 조작기(151)와 탄성 연결될 수 있고, 지지대(160)에 대하여는 수평면 상에서 탄성 지지될 수 있다. As described above, the charging unit 150 and the support 160 may move relative to each other in the three axis direction within a predetermined range. For example, as shown in FIG. 2, the support 160 may be open at an upper portion thereof, and a mobile unit 170 may be provided therein, which may move back, forth, and left and right with respect to the support 160. The moving unit 170 may be elastically connected to the manipulator 151 on the upper side thereof, and may be elastically supported on a horizontal surface with respect to the support 160.

보다 구체적으로, 제 1 탄성부재(181)는 이동유닛(170)의 전단부와 지지대(160)를 연결할 수 있고, 제 2 탄성부재(182)는 이동유닛(170)의 후단부와 지지대(160)를 연결할 수 있고, 제 3 탄성부재(183)는 이동유닛(170)의 좌측단부와 지지대(160)를 연결할 수 있으며, 제 4 탄성부재(184)는 이동유닛(170)의 우측단부와 지지대(160)를 연결할 수 있다. 제 1 탄성부재(181)와 제 2 탄성부재(182)는 전후 방향으로 탄성력을 제공할 수 있고, 제 3 탄성부재(183)와 제 4 탄성부재(184)는 좌우 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다. 조작기(151)는 상하 방향으로 탄성력을 제공하는 제 5 탄성부재(185)에 의해 이동유닛(170)과 연결될 수 있다. 상술한 탄성부재(181, 182, 183, 184, 185)는 가이드봉(190)에 의해 신장 및 압축이 가이드될 수 있다.More specifically, the first elastic member 181 may connect the front end and the support 160 of the mobile unit 170, the second elastic member 182 is the rear end and the support 160 of the mobile unit 170 ), The third elastic member 183 may connect the left end and the support 160 of the mobile unit 170, the fourth elastic member 184 is the right end and the support of the mobile unit 170 160 may be connected. The first elastic member 181 and the second elastic member 182 may provide elastic force in the front and rear direction, and the third elastic member 183 and the fourth elastic member 184 may provide elastic force in the left and right directions. have. The manipulator 151 may be connected to the mobile unit 170 by a fifth elastic member 185 that provides an elastic force in the vertical direction. The elastic members 181, 182, 183, 184, and 185 may be extended and compressed by the guide rod 190.

사용자가 충전포트(152)를 차량(10)의 충전포트(20)로 접근시키기 위해 조작기(151)에 외력을 가하면, 상술한 구성들에 의하여 조작기(151)와 지지대(160)는 적어도 1축, 많게는 3축 방향으로 상대 운동할 수 있다(상대적 변위의 발생). 외력의 구체적인 태양에 따라, 조작기(151)와 연결된 이동유닛(170)은 수평면 상에서 지지대(160)에 대하여 상대적으로 운동할 수 있고, 이때 제 1 탄성부재(181) 및 제 2 탄성부재(182)가 전후 방향으로 변형될 수 있고, 제 3 탄성부재(183) 및 제 4 탄성부재(184)는 좌우 방향으로 변형될 수 있다. 외력에 수직 방향의 힘 성분이 포함되어 있다면, 제 5 탄성부재(185)는 상하 방향으로 변형될 수 있다.When the user applies an external force to the manipulator 151 to approach the charging port 152 to the charging port 20 of the vehicle 10, the manipulator 151 and the support 160 are at least one axis by the above-described configurations. For example, it can move relative to as many as three axes (the occurrence of relative displacement). According to a specific aspect of the external force, the moving unit 170 connected to the manipulator 151 can move relative to the support 160 on a horizontal plane, wherein the first elastic member 181 and the second elastic member 182 The first elastic member 183 and the fourth elastic member 184 may be deformed in the horizontal direction. If the force component in the vertical direction is included in the external force, the fifth elastic member 185 may be deformed in the vertical direction.

제어부는 거리 측정 센서 등 공지의 수단을 이용하여 조작기(151)의 지지대(160)에 대한 3축 방향으로의 변위를 파악할 수 있다. 그리고 제어부는 이러한 조작기(151)와 지지대(160)의 상대적 변위를 사용자의 조작의도로 파악하고, 충전플러그(152)가 상기 조작의도, 즉 사용자가 의도한 충전플러그(152)의 이동경로를 따라 이동하게끔 승강부재(130), 구동장치(145, 146, 147)를 구동시킬 수 있다. 더 구체적으로는, 제어부는 상기 상대적 변위가 제거되는 방향으로, 즉 지지대(160)가 이동된 조작기(151)를 추종하는 방향으로 이동되도록 승강부재(130), 구동장치(145, 146, 147)를 제어할 수 있다. 그리고 제어부는 위와 같은 작동을 지속적으로 함으로써, 외력이 변하는 경우에도 그에 맞는 지지대(160)의 이동경로를 생성하여 지지대(160)를 이동시킬 수 있다.The controller may grasp the displacement in the three-axis direction with respect to the support 160 of the manipulator 151 using a known means such as a distance measuring sensor. And the control unit grasps the relative displacement of the manipulator 151 and the support 160 with the user's operation intention, and the charging plug 152 determines the operation intention, that is, the movement path of the charging plug 152 intended by the user. The lifting member 130 and the driving devices 145, 146, 147 may be driven to move along. More specifically, the control unit is the lifting member 130, the drive unit (145, 146, 147) to move in the direction in which the relative displacement is removed, that is, in the direction of following the manipulator 151 to which the support 160 is moved. Can be controlled. And by continuing the operation as described above, even if the external force is changed, the controller can generate the movement path of the support 160 to match the movement of the support 160.

이처럼, 사용자가 최초로 조작기(151)에 가하는 외력 및 상기 외력에 의해 발생된 조작기(151)와 지지대(160)의 상대적 변위를 사용자의 조작의도(사용자가 원하는 충전플러그(152)의 이동경로)로 파악하고, 지지대(160)가 조작기(151)를 추종하도록 링크부(140) 및 승강부재(130)를 구동시킴으로써, 사용자로서는 보다 적은 힘을 이용하여 충전플러그(152)를 차량(10)의 충전포트(20) 쪽으로 이동시킬 수 있다.As such, the external force applied to the manipulator 151 for the first time and the relative displacement of the manipulator 151 and the supporter 160 generated by the external force are determined by the user's operation intention (movement path of the charging plug 152 desired by the user). And the support unit 160 drives the link unit 140 and the elevating member 130 to follow the manipulator 151, thereby allowing the user to use the lesser force to charge the charging plug 152 of the vehicle 10. It can be moved toward the charging port (20).

도 3은 도 1의 차량 충전 장치(100)의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하여 제어부가 충전플러그(152)의 이동경로를 생성하는 과정을 설명하기로 한다. 참고로, 여기에서는 설명의 편의를 위해 링크부(140) 및 충전부(150)가 y축 방향으로는 이동하지 않는 것으로 가정한다. y축 방향으로의 이동도 아래에서 설명하는 과정을 동일하게 거칠 수 있다.3 is a view for explaining the operation of the vehicle charging device 100 of FIG. Referring to Figure 3 will be described the process of the control unit to generate the movement path of the charging plug 152. For reference, it is assumed herein that the link unit 140 and the charging unit 150 do not move in the y-axis direction for convenience of description. The mobility in the y-axis direction may be the same as described below.

도 3에서,

Figure 112016122334152-pat00001
은 제 1 링크부재(141) 양단의 회동지점 사이의 거리일 수 있고,
Figure 112016122334152-pat00002
는 제 2 링크부재(142) 양단의 회동지점 사이의 거리일 수 있고,
Figure 112016122334152-pat00003
은 제 3 구동장치(147)와 충전플러그(152) 사이의 거리일 수 있다.
Figure 112016122334152-pat00004
은 제 1 각도로서 제 1 링크부재(141)와 수평면(P1) 사이의 각도일 수 있고,
Figure 112016122334152-pat00005
은 제 2 각도로서 제 1 링크부재(141)의 연장방향을 따른 제 1 가상선(P2)과 제 2 링크부재(142) 사이의 각도일 수 있고,
Figure 112016122334152-pat00006
은 제 3 각도로서 제 2 링크부재(142)의 연장방향을 따른 제 2 가상선(P3)과 충전플러그(152) 사이의 각도일 수 있다. 지지대(160)와 충전플러그(152)는 모두 x축 방향으로 연장되는바 도 3에서는 편의상 제 3 각도(
Figure 112016122334152-pat00007
)를 지지대(160) 기준으로 도시하였다.
Figure 112016122334152-pat00008
는 충전플러그(152)의 x축 방향 좌표(제 1 구동장치(145)를 기준점으로 예시함),
Figure 112016122334152-pat00009
는 충전플러그(152)의 y축 방향 좌표,
Figure 112016122334152-pat00010
는 승강부재(130)의 y축 방향 좌표일 수 있다.In Figure 3,
Figure 112016122334152-pat00001
May be the distance between the pivot points at both ends of the first link member 141,
Figure 112016122334152-pat00002
May be a distance between rotation points of both ends of the second link member 142,
Figure 112016122334152-pat00003
May be a distance between the third driving device 147 and the charging plug 152.
Figure 112016122334152-pat00004
May be an angle between the first link member 141 and the horizontal plane P1 as the first angle,
Figure 112016122334152-pat00005
May be an angle between the first virtual line P2 and the second link member 142 along the extension direction of the first link member 141 as a second angle,
Figure 112016122334152-pat00006
May be an angle between the second virtual line P3 and the charging plug 152 along the extension direction of the second link member 142 as a third angle. Both the support 160 and the charging plug 152 extend in the x-axis direction.
Figure 112016122334152-pat00007
) Is shown with respect to the support (160).
Figure 112016122334152-pat00008
X-axis coordinates of the charging plug 152 (exemplary as the reference point of the first drive unit 145),
Figure 112016122334152-pat00009
Is the y-axis coordinate of the charging plug 152,
Figure 112016122334152-pat00010
May be y-axis coordinates of the elevating member 130.

여기서, 충전플러그(152)의 x-z 평면 상의 위치(좌표)는 아래 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Here, the position (coordinate) on the x-z plane of the charging plug 152 may be expressed as Equation 1 and Equation 2 below.

Figure 112016122334152-pat00011
Figure 112016122334152-pat00011

Figure 112016122334152-pat00012
Figure 112016122334152-pat00012

제어가 가능한 변수인

Figure 112016122334152-pat00013
,
Figure 112016122334152-pat00014
,
Figure 112016122334152-pat00015
,
Figure 112016122334152-pat00016
를 이용하여
Figure 112016122334152-pat00017
,
Figure 112016122334152-pat00018
를 Jacobian의 형태로 표현하면 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Controllable variables
Figure 112016122334152-pat00013
,
Figure 112016122334152-pat00014
,
Figure 112016122334152-pat00015
,
Figure 112016122334152-pat00016
Using
Figure 112016122334152-pat00017
,
Figure 112016122334152-pat00018
In the form of Jacobian can be expressed as Equation 3 below.

Figure 112016122334152-pat00019
Figure 112016122334152-pat00019

위 수학식 3의 양변에

Figure 112016122334152-pat00020
를 곱하면 아래 수학식 4와 같이 변화량에 대한 수식으로 정리할 수 있다.On both sides of Equation 3 above
Figure 112016122334152-pat00020
By multiplying by the following equation, the change amount can be summed up as the equation.

Figure 112016122334152-pat00021
Figure 112016122334152-pat00021

여기서,

Figure 112016122334152-pat00022
Figure 112016122334152-pat00023
는 사용자에 의해 가해진 외력에 의한 조작기(151)를 비롯한 충전부(150)와 지지대(160) 간의 상대적 변위를 나타낼 수 있다. 따라서 제어부는 지지대(160)를
Figure 112016122334152-pat00024
Figure 112016122334152-pat00025
만큼 이동시켜야 하고, 지지대(160)를
Figure 112016122334152-pat00026
Figure 112016122334152-pat00027
만큼 이동시키기 위한
Figure 112016122334152-pat00028
,
Figure 112016122334152-pat00029
,
Figure 112016122334152-pat00030
,
Figure 112016122334152-pat00031
을 결정할 수 있다.
Figure 112016122334152-pat00032
,
Figure 112016122334152-pat00033
,
Figure 112016122334152-pat00034
,
Figure 112016122334152-pat00035
는 아래의 수학식 5와 같이 구할 수 있다.here,
Figure 112016122334152-pat00022
Wow
Figure 112016122334152-pat00023
Denotes the relative displacement between the charging unit 150 and the support 160, including the manipulator 151 by an external force applied by the user. Therefore, the control unit supports the support 160
Figure 112016122334152-pat00024
Wow
Figure 112016122334152-pat00025
Should be moved as much as possible, and the support (160)
Figure 112016122334152-pat00026
Wow
Figure 112016122334152-pat00027
To move by
Figure 112016122334152-pat00028
,
Figure 112016122334152-pat00029
,
Figure 112016122334152-pat00030
,
Figure 112016122334152-pat00031
Can be determined.
Figure 112016122334152-pat00032
,
Figure 112016122334152-pat00033
,
Figure 112016122334152-pat00034
,
Figure 112016122334152-pat00035
Can be obtained as shown in Equation 5 below.

Figure 112016122334152-pat00036
Figure 112016122334152-pat00036

여기서,

Figure 112016122334152-pat00037
,
Figure 112016122334152-pat00038
,
Figure 112016122334152-pat00039
는 각각 현재의 제 1 각도, 제 2 각도 및 제 3 각도를 나타내고,
Figure 112016122334152-pat00040
는 현재의 승강부재(130)의 높이를 나타낸다. 이들 값들과 거리 측정 센서 등을 이용해 파악한
Figure 112016122334152-pat00041
Figure 112016122334152-pat00042
를 토대로
Figure 112016122334152-pat00043
,
Figure 112016122334152-pat00044
,
Figure 112016122334152-pat00045
,
Figure 112016122334152-pat00046
값을 구할 수 있다. 제어부는 상기 변화량들을 구현하기 위해 승강부재(130), 제 1 구동장치(145), 제 2 구동장치(146) 및 제 3 구동장치(147)를 구동시킬 수 있다.here,
Figure 112016122334152-pat00037
,
Figure 112016122334152-pat00038
,
Figure 112016122334152-pat00039
Respectively represent a current first angle, a second angle and a third angle,
Figure 112016122334152-pat00040
Denotes the height of the current elevating member 130. Using these values and distance sensors
Figure 112016122334152-pat00041
Wow
Figure 112016122334152-pat00042
Based on
Figure 112016122334152-pat00043
,
Figure 112016122334152-pat00044
,
Figure 112016122334152-pat00045
,
Figure 112016122334152-pat00046
You can get the value. The controller may drive the elevating member 130, the first driving device 145, the second driving device 146, and the third driving device 147 to implement the changes.

한편, 충전플러그(152)의 충전포트(20)로의 원활한 삽입, 그리고 삽입된 상태에서의 원활한 전력 공급을 위해서는 충전플러그(152)를 비롯한 충전부(150)는 수평 상태를 유지할 필요가 있다. 따라서 제 1 각도(

Figure 112016122334152-pat00047
), 제 2 각도(
Figure 112016122334152-pat00048
) 및 제 3 각도(
Figure 112016122334152-pat00049
)의 합은 0일 필요가 있다. 이러한 조건을 적용하면 수학식 5는 아래의 수학식 6과 같이 간략화될 수 있다.Meanwhile, in order to smoothly insert the charging plug 152 into the charging port 20 and to supply power smoothly in the inserted state, the charging unit 150 including the charging plug 152 needs to maintain a horizontal state. So the first angle (
Figure 112016122334152-pat00047
), The second angle (
Figure 112016122334152-pat00048
) And the third angle (
Figure 112016122334152-pat00049
) Must be zero. Applying these conditions, Equation 5 may be simplified as shown in Equation 6 below.

Figure 112016122334152-pat00050
Figure 112016122334152-pat00050

그리고 상기의 조건을 변화량에 대하여 표현하면 아래의 수학식 7처럼 제 1 각도(

Figure 112016122334152-pat00051
)의 변화량, 제 2 각도(
Figure 112016122334152-pat00052
)의 변화량 및 제 3 각도(
Figure 112016122334152-pat00053
)의 변화량의 합은 0일 수 있다. 어느 하나의 두 개의 각도가 결정되면, 나머지 하나의 각도는 종속적으로 정해질 수 있다.When the above condition is expressed with respect to the amount of change, the first angle (
Figure 112016122334152-pat00051
), The second angle (
Figure 112016122334152-pat00052
) And the third angle (
Figure 112016122334152-pat00053
The sum of the amount of change of) may be zero. When either two angles are determined, the other angle may be determined dependently.

Figure 112016122334152-pat00054
Figure 112016122334152-pat00054

이상에서 설명된 실시예는 본 기술 사상의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 기술 사상의 범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 기술 사상의 범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 있을 수 있다. 예를 들어, 각 청구항에 기재된 구성들 내지는 특징들은 서로 분산되어 실시되거나 결합되어 실시될 수 있다. 그리고 위와 같은 실시는 모두 본 기술 사상의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.The embodiments described above are merely illustrative of some examples of the present technical idea, and the scope of the present technical idea is not limited to the described embodiments, within the scope of the present technical idea by those skilled in the art. There may be various changes, modifications or substitutions of. For example, the components or features described in each claim may be implemented in a distributed manner or in combination with one another. And all such implementations should be seen as belonging to the scope of the present invention.

100: 차량 충전 장치 110: 본체
120: 승강가이드 130: 승강부재
140: 링크부 141: 제 1 링크부재
142: 제 2 링크부재 145: 제 1 구동장치
146: 제 2 구동장치 147: 제 3 구동장치
150: 충전부 151: 조작기
152: 충전플러그 160: 지지대
170: 이동유닛 181: 제 1 탄성부재
182: 제 2 탄성부재 183: 제 3 탄성부재
184: 제 4 탄성부재 185: 제 5 탄성부재
190: 가이드봉
100: vehicle charging device 110: main body
120: lifting guide 130: lifting member
140: link portion 141: first link member
142: second link member 145: first drive device
146: second drive unit 147: third drive unit
150: charging unit 151: manipulator
152: charging plug 160: support
170: mobile unit 181: first elastic member
182: second elastic member 183: third elastic member
184: fourth elastic member 185: fifth elastic member
190: guide rod

Claims (7)

본체;
사용자에 의해 조작되는 조작기, 상기 조작기를 지지하는 지지대, 및 상기 조작기의 일측에 제공되어 차량의 충전포트에 연결되는 충전플러그를 포함하고, 상기 조작기 및 상기 지지대는 소정 범위 내에서 3축방향으로 상대적 운동 가능하도록 구성된 충전부;
상기 본체 및 상기 충전부를 전기적으로 연결하는 케이블;
상기 본체 및 상기 충전부 사이에 제공되며, 복수의 구동부재와 양단이 상기 구동부재와 연결되어 상하 및 좌우로 회동하면서 상기 본체 및 상기 충전부 간의 상대적 위치를 조정하는 복수의 링크부재로 구성된 위한 링크부;
상기 사용자가 상기 조작기에 가하는 외력에 의해 상기 조작기 및 상기 지지대 간에 발생한 상대적 변위를 상기 사용자의 조작의도로 파악하고, 상기 파악된 조작의도에 따라 상기 상대적 변위가 제거되는 방향으로 상기 링크부를 구동시켜 상기 충전부를 이동시키는 제어부;
상기 본체에 연결되고, 상하로 연장되는 승강가이드; 및
상기 승강가이드를 따라 상하로 이동하고, 상기 링크부의 상기 본체 측 일단부와 연결되는 승강부재를 포함하며,
상기 조작기는 상기 지지대로부터 상방 이격되고,
상기 지지대에 제공되고, 상기 지지대에 대하여 전후 및 좌우 방향으로 상대적 운동하는 이동유닛;
상기 이동유닛의 전단부와 상기 지지대를 연결하는 제1탄성부재;
상기 이동유닛의 후단부와 상기 지지대를 연결하는 제2탄성부재;
상기 이동유닛의 좌측단부와 상기 지지대를 연결하는 제3탄성부재;
상기 이동유닛의 우측단부와 상기 지지대를 연결하는 제4탄성부재; 및
상기 이동유닛의 상단부와 상기 조작기를 연결하는 제5탄성부재를 더 포함하는 차량 충전 장치.
main body;
A manipulator operated by a user, a support for supporting the manipulator, and a charging plug provided on one side of the manipulator and connected to a charging port of the vehicle, wherein the manipulator and the support are relatively in three axial directions within a predetermined range; A charging unit configured to be movable;
A cable electrically connecting the main body and the charging unit;
A link unit provided between the main body and the charging unit, the link unit including a plurality of drive members and both ends connected to the driving member to adjust a relative position between the main body and the charging unit while rotating up and down and left and right;
The relative displacement generated between the manipulator and the support by the external force applied to the manipulator is grasped by the user's operation intention, and the link unit is driven in a direction in which the relative displacement is removed according to the determined operation intention. A control unit for moving the charging unit;
A lifting guide connected to the main body and extending vertically; And
A lifting member moving up and down along the lifting guide and connected to one end of the main body side of the link unit;
The manipulator is spaced upwardly from the support,
A mobile unit provided on the support and moving relative to the support in the front, rear, left, and right directions;
A first elastic member connecting the front end of the mobile unit to the support;
A second elastic member connecting the rear end of the mobile unit to the support;
A third elastic member connecting the left end of the mobile unit to the support;
A fourth elastic member connecting the right end of the mobile unit to the support; And
And a fifth elastic member connecting the upper end of the mobile unit to the manipulator.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 링크부는,
일단부가 상기 본체에 회동 가능하게 연결되는 제 1 링크부재;
일단부가 상기 충전부에 회동 가능하게 연결되고, 타단부가 상기 제 1 링크부재의 타단부에 회동 가능하게 연결되는 제 2 링크부재;
상기 본체 및 상기 제 1 링크부재 사이에 제공되어 상기 제 1 링크부재를 상하 및 좌우로 회동시키는 제 1 구동장치;
상기 제 1 링크부재 및 상기 제 2 링크부재 사이에 제공되어 상기 제 1 링크부재 및 상기 제 2 링크부재를 상대적으로 상하 및 좌우로 회동시키는 제 2 구동장치; 및
상기 충전부와 상기 제 2 링크부재 사이에 제공되어 상기 제 2 링크부재를 상하 및 좌우로 회동시키는 제 3 구동장치를 포함하는 차량 충전 장치.
The method of claim 1,
The link unit,
A first link member whose one end is rotatably connected to the main body;
A second link member having one end rotatably connected to the charging unit and another end rotatably connected to the other end of the first link member;
A first driving device provided between the main body and the first link member to rotate the first link member vertically and horizontally;
A second driving device provided between the first link member and the second link member to rotate the first link member and the second link member relatively up, down, left, and right; And
And a third driving device provided between the charging unit and the second link member to rotate the second link member vertically and horizontally.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 링크부를 측방에서 바라보았을 때,
상기 제 1 링크부재와 수평면 사이의 제 1 각도의 변화량과, 상기 제 1 링크부재의 연장방향을 따른 제 1 가상선과 상기 제 2 링크부재 사이의 제 2 각도의 변화량과, 상기 제 2 링크부재의 연장방향을 따른 제 2 가상선과 상기 충전플러그 사이의 제 3 각도의 변화량의 합이 0이 되도록 상기 제 1, 2 및 3 구동장치를 구동시켜 상기 충전부가 수평 상태를 유지하도록 하는 차량 충전 장치.
The method of claim 6,
When the said control part looked at the said link part from the side,
The amount of change in the first angle between the first link member and the horizontal plane, the amount of change in the second angle between the first imaginary line and the second link member in the extending direction of the first link member, and the amount of change in the second link member. And driving the first, second and third driving devices such that the sum of the amount of change in the third angle between the second virtual line and the charging plug along the extension direction is zero so that the charging unit maintains the horizontal state.
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